莫高窟环境气溶胶中水溶性离子分析

【作者】 杨小菊； 武发思； 徐瑞红； 李潮流； 贺东鹏； 康世昌； 汪万福；

【机构】 敦煌研究院保护研究所； 国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心； 中国科学院青藏高原研究所； 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所；

【摘要】 敦煌莫高窟壁画受自身材质和自然环境等的影响,产生起甲、酥碱、空鼓、脱落及色变等多种病害,目前针对壁画病害机理研究主要集中在物理化学方面。风沙一直是困扰莫高窟文物保护的主要因素之一,为深入研究敦煌莫高窟窟内外大气气溶胶中的水溶性离子(Na+、NH+-4、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、NO2、NO-3和SO2-4)分布、月均浓度变化和来源,本研究以莫高窟开放洞窟第16窟和窟外环境为监测位点,2014年共采样43次,对窟内外气溶胶PM2.5和PM10进行了数据分析。结果表明:窟内SO2-+4、NO-3、Ca2和NH+4对水溶性组分的贡献相对较大,Na+、NH+4、K+、Mg2+和NO-2的月变化趋势基本一致,在8月或者9月出现一个峰值,并且在10月份达到了最低值,之后又逐渐上升,到12月份达到一个最高值;Ca2+含量呈先减后增的趋势,并且在10月份达到了最低值;而Cl-则呈先增后减的相反趋势,SO2-4和NO-3的浓度从7月份开始逐渐降低,10月份达到最低点,随后又开始升高,11月和12月份,市区煤的燃烧也是莫高窟大气污染的一个主要来源。窟外主要以SO2-4、NO-3、Cl-、Na+、NH+4和Ca2+为主,且窟外水溶性离子浓度高于窟内水平。窟外可溶性离子浓度基本上在7月达到了一个最高值,而10月最低,总体反映出气候变化是窟区沙尘气溶胶的主要影响因素,人为源的贡献主要发生在旅游旺季,比如7、8和9月份,但是降雨形成的湿沉降也不容忽视。SO2-4、Cl-和Na+是造成壁画酥碱病害的主要盐离子,对窟内外三种离子进行相关性分析,确定窟外盐离子对窟内含量的影响程度,研究沙尘气溶胶中可溶性盐离子对壁画酥碱的贡献阈值,为古代壁画预防性保护提供了科学依据。更多还原